第4章 特種加工技術(shù)

1、 第一節(jié)第一節(jié) 特種加工概述特種加工概述 一、特種加工的產(chǎn)生與特點一、特種加工的產(chǎn)生與特點 1.1.特種加工的概念特種加工的概念 所謂特種加工是指不采用常規(guī)的刀具或磨具所謂特種加工是指不采用常規(guī)的刀具或磨具對工件進(jìn)行加工，而是對工件進(jìn)行加工，而是直接利用直接利用電能電能、電化、電化學(xué)能、學(xué)能、聲能聲能或或光能光能等能量，或等能量，或選擇幾種能量選擇幾種能量的復(fù)合形式的復(fù)合形式對材料進(jìn)行加工的工藝方法。對材料進(jìn)行加工的工藝方法。 2.2.特種加工的產(chǎn)生特種加工的產(chǎn)生 特種加工早期的發(fā)明和應(yīng)用是在特種加工早期的發(fā)明和應(yīng)用是在19431943年由前年由前蘇聯(lián)的拉扎連柯夫婦發(fā)現(xiàn)蘇聯(lián)的拉扎連柯夫婦發(fā)現(xiàn)開

2、關(guān)觸點遭受火花開關(guān)觸點遭受火花放電放電的的腐蝕損壞腐蝕損壞現(xiàn)象，繼而進(jìn)一步研究，最現(xiàn)象，繼而進(jìn)一步研究，最終發(fā)明了電火花加工。終發(fā)明了電火花加工。 從而首次擺脫了常規(guī)的切削加工，直接利用從而首次擺脫了常規(guī)的切削加工，直接利用電能去除金屬，達(dá)到了電能去除金屬，達(dá)到了“以柔克剛以柔克剛”的效果。的效果。 隨后，人門不停的進(jìn)行研究和探索，相繼發(fā)隨后，人門不停的進(jìn)行研究和探索，相繼發(fā)展了一系列的特種加工新方法。展了一系列的特種加工新方法。 如電解加工、超聲波加工和激光加工等，開如電解加工、超聲波加工和激光加工等，開創(chuàng)了特種加工的廣闊領(lǐng)域。創(chuàng)了特種加工的廣闊領(lǐng)域。 3.3.特種加工的特點特種加工的特點

3、與傳統(tǒng)的切削加工相比，特種加工具有下列與傳統(tǒng)的切削加工相比，特種加工具有下列特點：特點： 1) 1) 工具材料的硬度可以大大低于工件材料的工具材料的硬度可以大大低于工件材料的硬度；硬度； 2) 2) 可直接利用電能、電化學(xué)能、聲能或光能可直接利用電能、電化學(xué)能、聲能或光能等能量對材料進(jìn)行加工；等能量對材料進(jìn)行加工； 3) 3) 加工過程中的機械力不明顯；加工過程中的機械力不明顯； 4) 4) 各種加工方法可以有選擇地復(fù)合成新的各種加工方法可以有選擇地復(fù)合成新的工藝方法，使生產(chǎn)效率成倍的增長，加工精工藝方法，使生產(chǎn)效率成倍的增長，加工精度也相應(yīng)提高；度也相應(yīng)提高； 5) 5) 幾乎每產(chǎn)生一種新的

4、能源，就有可能導(dǎo)幾乎每產(chǎn)生一種新的能源，就有可能導(dǎo)致一種新的特種加工方法產(chǎn)生。致一種新的特種加工方法產(chǎn)生。 由于特種加工方法具有上述特點，因此，可由于特種加工方法具有上述特點，因此，可以用于解決以下工藝難題：以用于解決以下工藝難題： 1 1、解決各種、解決各種難加工材料難加工材料的加工問題，如耐熱的加工問題，如耐熱鋼、不銹鋼、鈦合金、淬火鋼、硬質(zhì)合金、鋼、不銹鋼、鈦合金、淬火鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、寶石、金剛石以及鍺和硅等各種高強陶瓷、寶石、金剛石以及鍺和硅等各種高強度、高硬度、高韌性、高脆性以及高純度的度、高硬度、高韌性、高脆性以及高純度的金屬和非金屬的加工。金屬和非金屬的加工。 2 2、解決各

5、種、解決各種復(fù)雜零件表面復(fù)雜零件表面的加工問題，如各的加工問題，如各種熱鍛模、沖裁模和冷拔模的模腔和型孔、種熱鍛模、沖裁模和冷拔模的模腔和型孔、整體蝸輪、噴氣蝸輪葉片、炮管內(nèi)腔線以及整體蝸輪、噴氣蝸輪葉片、炮管內(nèi)腔線以及噴油嘴和噴絲頭的微小孔的加工問題。噴油嘴和噴絲頭的微小孔的加工問題。 3 3、解決各種精密的、有特屬要求的零件的加、解決各種精密的、有特屬要求的零件的加工問題，如航空航天、國防工業(yè)中表面質(zhì)量工問題，如航空航天、國防工業(yè)中表面質(zhì)量和精度要求都很高的陀螺儀、伺服閥以及低和精度要求都很高的陀螺儀、伺服閥以及低剛度的細(xì)長軸、薄壁筒和彈性元件等的加工。剛度的細(xì)長軸、薄壁筒和彈性元件等的加

6、工。 由于特種加工具有上述特點并可以解決生產(chǎn)由于特種加工具有上述特點并可以解決生產(chǎn)中上述工藝難題，因此，在現(xiàn)代制造、科學(xué)中上述工藝難題，因此，在現(xiàn)代制造、科學(xué)研究和國防事業(yè)中獲得日益廣泛的應(yīng)用，研究和國防事業(yè)中獲得日益廣泛的應(yīng)用， 而生產(chǎn)和科學(xué)研究中提出來的新問題又促而生產(chǎn)和科學(xué)研究中提出來的新問題又促進(jìn)了特種加工方法的迅速發(fā)展。進(jìn)了特種加工方法的迅速發(fā)展。 特種加工發(fā)展至今雖有特種加工發(fā)展至今雖有5050多年的歷史，但多年的歷史，但在分類方法上并無明確的規(guī)定。在分類方法上并無明確的規(guī)定。 一般按能量形式和作用原理進(jìn)行劃分。一般按能量形式和作用原理進(jìn)行劃分。 二、特種加工方法分類二、特種加工方

7、法分類 1 1、電能與熱能作用方式有：電火花成形與穿、電能與熱能作用方式有：電火花成形與穿孔加工（孔加工（EDMEDM）、電火花線切割加工（）、電火花線切割加工（WEDMWEDM）、）、電子束加工（電子束加工（EBMEBM）和等離子體加工（）和等離子體加工（PAMPAM）。）。 2 2、電能與化學(xué)能作用方式有：電解加工、電能與化學(xué)能作用方式有：電解加工（ECMECM）、電鑄加工（）、電鑄加工（ECMECM）和刷鍍加工。）和刷鍍加工。 3 3、電化學(xué)能與機械能作用方式有：電解磨、電化學(xué)能與機械能作用方式有：電解磨削（削（ECGECG）、電解珩磨（）、電解珩磨（ECHECH）。）。 4 4、聲能與

8、機械能作用方式有：超聲波加工、聲能與機械能作用方式有：超聲波加工（USMUSM）。）。 5 5、光能與熱能作用方式有：激光加工、光能與熱能作用方式有：激光加工（LBMLBM）。）。 6 6、電能與機械能作用方式有：離子束加工、電能與機械能作用方式有：離子束加工（PAMPAM）。）。 7 7、液流能與機械能作用方式有：擠壓珩磨、液流能與機械能作用方式有：擠壓珩磨（AFHAFH）和水射流切割（）和水射流切割（WJCWJC）。）。 根據(jù)在生產(chǎn)中的實際應(yīng)用情況，本章將主要介根據(jù)在生產(chǎn)中的實際應(yīng)用情況，本章將主要介紹電火花加工、電解加工、超聲波加工、激光紹電火花加工、電解加工、超聲波加工、激光加工、電子

9、束和離子束加工加工、電子束和離子束加工。 三、特種加工對機械制造技術(shù)產(chǎn)生的影響三、特種加工對機械制造技術(shù)產(chǎn)生的影響 特種加工自問世以來，由于其突出的工藝特點特種加工自問世以來，由于其突出的工藝特點 和日益廣泛的應(yīng)用，逐步深化了人們對制造工和日益廣泛的應(yīng)用，逐步深化了人們對制造工 藝技術(shù)的認(rèn)識，同時也引起了制造工藝技術(shù)的藝技術(shù)的認(rèn)識，同時也引起了制造工藝技術(shù)的一系列變革。一系列變革。 1 1、改變了對材料可加工性的認(rèn)識。、改變了對材料可加工性的認(rèn)識。 對切削加工而言，淬火鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、對切削加工而言，淬火鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼和金剛石一直被認(rèn)為是難切削材料。立方氮化硼和金剛石一直被

10、認(rèn)為是難切削材料。而現(xiàn)在已較廣泛使用的由陶瓷、立方氮化硼和而現(xiàn)在已較廣泛使用的由陶瓷、立方氮化硼和人造聚晶金剛石制成的刀具、工具和拉絲人造聚晶金剛石制成的刀具、工具和拉絲 模等，都可以采用電火花、電解、超聲波和激模等，都可以采用電火花、電解、超聲波和激光等多種方法進(jìn)行加工。光等多種方法進(jìn)行加工。 對于淬火鋼、硬質(zhì)合金，采用電火花成形加對于淬火鋼、硬質(zhì)合金，采用電火花成形加工和電火花線切割加工已在也不是難事。工和電火花線切割加工已在也不是難事。 這樣一來，材料的可加工性就不在僅僅以材這樣一來，材料的可加工性就不在僅僅以材料的強度、硬度、韌性和脆性進(jìn)行衡量，而料的強度、硬度、韌性和脆性進(jìn)行衡量，而

11、于所選擇的加工方法有關(guān)。于所選擇的加工方法有關(guān)。 2 2、要重新衡量設(shè)計結(jié)構(gòu)工藝性的優(yōu)劣問題。、要重新衡量設(shè)計結(jié)構(gòu)工藝性的優(yōu)劣問題。 在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，通常認(rèn)為方孔、小孔、通常認(rèn)為方孔、小孔、彎孔和窄縫的結(jié)構(gòu)工藝性很差。彎孔和窄縫的結(jié)構(gòu)工藝性很差。 而對特種加工來講，利用電火花工作之便穿孔而對特種加工來講，利用電火花工作之便穿孔和電火花線切割加工孔時，方孔和圓孔在加工和電火花線切割加工孔時，方孔和圓孔在加工難度上是沒有分別的。難度上是沒有分別的。有了高速電火花小孔加有了高速電火花小孔加工專用機床后，各種導(dǎo)電材料的小孔加工變得工專用機床后，各種導(dǎo)電材料的小孔加工變得更為容易

12、；噴絲頭上的各種異形孔則由以往的更為容易；噴絲頭上的各種異形孔則由以往的不能加工變?yōu)榭梢约庸ぃ徊荒芗庸ぷ優(yōu)榭梢约庸ぃ?現(xiàn)在則可以用電加工方法予以補救；過去攻現(xiàn)在則可以用電加工方法予以補救；過去攻螺紋因無法取出孔內(nèi)折斷的絲錐，而使工件螺紋因無法取出孔內(nèi)折斷的絲錐，而使工件報廢的現(xiàn)象已經(jīng)不復(fù)存在。報廢的現(xiàn)象已經(jīng)不復(fù)存在。 有了特種加工，設(shè)計和工藝人員在設(shè)計零件有了特種加工，設(shè)計和工藝人員在設(shè)計零件結(jié)構(gòu)，安排工藝過程時有了更大的靈活性和結(jié)構(gòu)，安排工藝過程時有了更大的靈活性和選擇余地。過去因一時疏忽在淬火前沒有鉆選擇余地。過去因一時疏忽在淬火前沒有鉆的定位銷孔，沒有銑的槽，淬火后因難以切的定位銷孔，沒

13、有銑的槽，淬火后因難以切削加工只能報廢，削加工只能報廢， 3 3、對零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來重大變革。噴氣發(fā)、對零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來重大變革。噴氣發(fā)動機的葉輪由于形狀復(fù)雜，過去只能在做好動機的葉輪由于形狀復(fù)雜，過去只能在做好的一個個葉片后組裝而成。有了電解加工設(shè)的一個個葉片后組裝而成。有了電解加工設(shè)計人員就可以設(shè)計整體渦輪了。又如山形硅計人員就可以設(shè)計整體渦輪了。又如山形硅鋼片沖模，結(jié)構(gòu)復(fù)雜不易制造，往往采用拼鋼片沖模，結(jié)構(gòu)復(fù)雜不易制造，往往采用拼裝結(jié)構(gòu)。有了電火花裝結(jié)構(gòu)。有了電火花 線切割，就可以設(shè)計線切割，就可以設(shè)計 成整體結(jié)構(gòu)。成整體結(jié)構(gòu)。 4 4、可以進(jìn)一步優(yōu)化零件的機械加工工藝過程。、可以進(jìn)

14、一步優(yōu)化零件的機械加工工藝過程。按照傳統(tǒng)的切削加工，除磨削外，其它切削按照傳統(tǒng)的切削加工，除磨削外，其它切削加工一般需要安排在淬火工序之前。按照常加工一般需要安排在淬火工序之前。按照常規(guī)，這是工藝人員必須遵循的工藝準(zhǔn)則之一。規(guī)，這是工藝人員必須遵循的工藝準(zhǔn)則之一。 有了特種加工，為了避免淬火工序中引起的有了特種加工，為了避免淬火工序中引起的已加工表面的變形甚至開裂，工藝人員可以已加工表面的變形甚至開裂，工藝人員可以先安排淬火再加工孔槽。先安排淬火再加工孔槽。 采用電火花成形加工、電火花線切割加工或采用電火花成形加工、電火花線切割加工或電解加工的零件常先安排淬火，這已經(jīng)成為電解加工的零件常先安排

15、淬火，這已經(jīng)成為較典型的工藝過程。較典型的工藝過程。 總之，各種特種加工方法不僅給設(shè)計師提供總之，各種特種加工方法不僅給設(shè)計師提供了更廣闊的結(jié)構(gòu)設(shè)計的新天地，而且給工藝了更廣闊的結(jié)構(gòu)設(shè)計的新天地，而且給工藝師提供了解決各種工藝難題的新手段，有力師提供了解決各種工藝難題的新手段，有力地促進(jìn)著我國的科技發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步。地促進(jìn)著我國的科技發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步。 隨著我國國民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展的隨著我國國民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展的需要，特種加工技術(shù)將取得更加輝煌的成就。需要，特種加工技術(shù)將取得更加輝煌的成就。 第二節(jié)第二節(jié) 電火花加工電火花加工 電器開關(guān)在合上和拉開時，有可能因局部放電器開關(guān)在合上和

16、拉開時，有可能因局部放電使開關(guān)的接觸部位電使開關(guān)的接觸部位燒蝕燒蝕，這種現(xiàn)象稱為電，這種現(xiàn)象稱為電蝕。蝕。 電火花加工正是在一定的液體介質(zhì)中，利用電火花加工正是在一定的液體介質(zhì)中，利用 脈沖放電對導(dǎo)電材料的電蝕現(xiàn)象來蝕除材料，脈沖放電對導(dǎo)電材料的電蝕現(xiàn)象來蝕除材料， 從而使零件的尺寸、形狀和表面質(zhì)量達(dá)到預(yù)定從而使零件的尺寸、形狀和表面質(zhì)量達(dá)到預(yù)定技術(shù)要求的一種加工方法。在特種加工中，電技術(shù)要求的一種加工方法。在特種加工中，電火花加工的應(yīng)用最為廣泛。火花加工的應(yīng)用最為廣泛。 一、電火花加工的原理及特點一、電火花加工的原理及特點 （一）電火花加工原理（一）電火花加工原理 電火花加工是在如圖電火花加

17、工是在如圖1-11-1所示的加工系統(tǒng)中進(jìn)所示的加工系統(tǒng)中進(jìn)行的。行的。 加工時，脈沖電源的一極接工具電源，另一極加工時，脈沖電源的一極接工具電源，另一極接工件電極。兩極均浸入具有一定絕緣度的液接工件電極。兩極均浸入具有一定絕緣度的液體介質(zhì)（常用煤油或礦物油）中。工具電極由體介質(zhì)（常用煤油或礦物油）中。工具電極由自動進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置控制，以保證工具與工件在自動進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置控制，以保證工具與工件在正常加工時維持一很小的放電間隙（正常加工時維持一很小的放電間隙（0.01-0.01-0.05mm0.05mm）。當(dāng)脈沖電壓加到兩極之間，便將當(dāng)）。當(dāng)脈沖電壓加到兩極之間，便將當(dāng)時條件下極間最近點的液體介質(zhì)擊穿

18、，形成放時條件下極間最近點的液體介質(zhì)擊穿，形成放電通道。電通道。 由于通道的截面積很小，放電時間極短，致由于通道的截面積很小，放電時間極短，致使能量高度集中（使能量高度集中（10106 610107 7W/mmW/mm2 2) )，放電區(qū)域，放電區(qū)域產(chǎn)生的瞬時高溫產(chǎn)生的瞬時高溫, ,可達(dá)可達(dá)1000010000以上以上, ,足以使材足以使材料溶化甚至蒸發(fā)，灼熱的金屬蒸氣具有很大料溶化甚至蒸發(fā)，灼熱的金屬蒸氣具有很大的壓力的壓力, ,引起劇烈的暴炸引起劇烈的暴炸, ,而將熔融的金屬拋而將熔融的金屬拋出出, ,以致形成一個小凹坑。第一次脈沖放電結(jié)以致形成一個小凹坑。第一次脈沖放電結(jié)束后，經(jīng)過很短的

19、時間間隔，第二個脈沖又束后，經(jīng)過很短的時間間隔，第二個脈沖又在另一極間最近點擊穿放電。在另一極間最近點擊穿放電。 如此周而復(fù)始高頻率地重復(fù)地循環(huán)下去，工如此周而復(fù)始高頻率地重復(fù)地循環(huán)下去，工具電極不斷地向工件進(jìn)給，它的形狀最終就具電極不斷地向工件進(jìn)給，它的形狀最終就復(fù)制在工件上，形成所需要的加工表面。復(fù)制在工件上，形成所需要的加工表面。 與此同時，總能量的一小部分也釋放到工具與此同時，總能量的一小部分也釋放到工具電極上，從而造成工具電極的損耗。電蝕過電極上，從而造成工具電極的損耗。電蝕過程如圖程如圖1-21-2所示。所示。 （二）電火花加工的條件（二）電火花加工的條件 從上面的敘述中可以看出，

20、進(jìn)行電火花加工從上面的敘述中可以看出，進(jìn)行電火花加工必須具備下列三個條件：必須具備下列三個條件： 1 1、必須采用脈沖電源，、必須采用脈沖電源，以形成瞬時的脈沖放以形成瞬時的脈沖放電。每次脈沖放電延續(xù)一段時間電。每次脈沖放電延續(xù)一段時間(10(10-7-71010-3-3s)s)后，需停歇一段時間，如圖后，需停歇一段時間，如圖1-31-3所示。所示。 這樣才能使能量集中于微小區(qū)域，而不致于這樣才能使能量集中于微小區(qū)域，而不致于擴(kuò)散到鄰近的材料中去。擴(kuò)散到鄰近的材料中去。如果形成連續(xù)放電，就會形成象電焊一樣的電如果形成連續(xù)放電，就會形成象電焊一樣的電弧，使工件表面燒傷而不能保證零件的尺寸和弧，使

21、工件表面燒傷而不能保證零件的尺寸和表面質(zhì)量。表面質(zhì)量。 2 2、必須采用自動進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置、必須采用自動進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置 以保證工具電極與工件電極間微小的放電間隙。以保證工具電極與工件電極間微小的放電間隙。間隙過大，極間電壓難以擊穿極間的掖體介質(zhì)，間隙過大，極間電壓難以擊穿極間的掖體介質(zhì)，不能產(chǎn)生火花放電；間隙過小，容易產(chǎn)生短路，不能產(chǎn)生火花放電；間隙過小，容易產(chǎn)生短路，也不能產(chǎn)生火花放電。電參數(shù)對放電間隙的影也不能產(chǎn)生火花放電。電參數(shù)對放電間隙的影響很大，精加工時單邊間隙僅有響很大，精加工時單邊間隙僅有0.01mm,0.01mm,而粗而粗加工時則可達(dá)加工時則可達(dá)0.5mm0.5mm，甚至更大。，甚

22、至更大。 3 3 、 火 花 放 電 必 須 在 具 有 一 定 絕 緣 強 度、 火 花 放 電 必 須 在 具 有 一 定 絕 緣 強 度(10(103 310107 7cm)cm)的液體介質(zhì)中進(jìn)行。的液體介質(zhì)中進(jìn)行。 常用的液體介質(zhì)有煤油、皂化液和去離子水常用的液體介質(zhì)有煤油、皂化液和去離子水等。液體介質(zhì)又稱工作液，它除了有利于產(chǎn)等。液體介質(zhì)又稱工作液，它除了有利于產(chǎn)生脈沖式火花放電外，而且有利于排除放電生脈沖式火花放電外，而且有利于排除放電過程中產(chǎn)生的電蝕產(chǎn)物和冷卻電極及工件表過程中產(chǎn)生的電蝕產(chǎn)物和冷卻電極及工件表面。面。 （三）電火花加工的特點（三）電火花加工的特點 電火花加工具有如

23、下特點：電火花加工具有如下特點： 1 1、可以加工任何高強度、高硬度、高韌性、可以加工任何高強度、高硬度、高韌性、高脆性以及時高純度的導(dǎo)電材料。如不銹高脆性以及時高純度的導(dǎo)電材料。如不銹鋼、鈦合金、工業(yè)純鐵、淬火鋼、硬質(zhì)合鋼、鈦合金、工業(yè)純鐵、淬火鋼、硬質(zhì)合金、導(dǎo)電陶瓷、立方氮化硼和人造聚晶金金、導(dǎo)電陶瓷、立方氮化硼和人造聚晶金剛石等。剛石等。 2 2、加工時無明顯機械力，故適用于低剛度工、加工時無明顯機械力，故適用于低剛度工件和細(xì)微結(jié)構(gòu)的加工。由于可以簡單地將工件和細(xì)微結(jié)構(gòu)的加工。由于可以簡單地將工具電極的形狀復(fù)制在工件上，再加上數(shù)控技具電極的形狀復(fù)制在工件上，再加上數(shù)控技術(shù)的運用，因此，特

24、別適用于復(fù)雜的型孔和術(shù)的運用，因此，特別適用于復(fù)雜的型孔和型腔加工。甚至可以使用簡單的工具電極加型腔加工。甚至可以使用簡單的工具電極加工出復(fù)雜形狀的零件。工出復(fù)雜形狀的零件。 3 3、脈沖參數(shù)可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，因而，可、脈沖參數(shù)可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，因而，可以在同一臺機床上進(jìn)行粗加工、半精加工和以在同一臺機床上進(jìn)行粗加工、半精加工和精加工。精加工。 4 4、在一般情況下生產(chǎn)率低于切削加工。為了、在一般情況下生產(chǎn)率低于切削加工。為了提高生產(chǎn)率，常采用切削加工進(jìn)行粗加工，提高生產(chǎn)率，常采用切削加工進(jìn)行粗加工，再進(jìn)行電火花加工。目前電火花小孔加工的再進(jìn)行電火花加工。目前電火花小孔加工的生產(chǎn)率已明顯高

25、于鉆頭鉆孔。生產(chǎn)率已明顯高于鉆頭鉆孔。 5 5、放電過程有部分能量消耗在工具電極上，、放電過程有部分能量消耗在工具電極上，從而導(dǎo)致工具電極的損耗，影響成形精度。從而導(dǎo)致工具電極的損耗，影響成形精度。 由電火花加工具有上述特點，因此，一方由電火花加工具有上述特點，因此，一方面廣泛用于機械制造、航空航天、儀器儀面廣泛用于機械制造、航空航天、儀器儀表和電子設(shè)備等行業(yè)，另一方面正在加強表和電子設(shè)備等行業(yè)，另一方面正在加強研究，以擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，并不斷改善其研究，以擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，并不斷改善其不足之處。不足之處。 二、表面質(zhì)量及其影響因素二、表面質(zhì)量及其影響因素 電火花加工的表面質(zhì)量主要包括表面粗糙電火

26、花加工的表面質(zhì)量主要包括表面粗糙度、表面變質(zhì)層和表面力學(xué)性能。度、表面變質(zhì)層和表面力學(xué)性能。 1 1）表面粗糙度）表面粗糙度 電火花加工的表面由許多無方向性的小坑和電火花加工的表面由許多無方向性的小坑和硬凸邊所組成，這種表面形貌在保存潤滑油硬凸邊所組成，這種表面形貌在保存潤滑油方面，有點類似于刮削表面。在相同的表面方面，有點類似于刮削表面。在相同的表面粗糙度和有潤滑油的情況下，其表面的潤滑粗糙度和有潤滑油的情況下，其表面的潤滑性能和耐磨損性能優(yōu)于帶方向性的切削和磨性能和耐磨損性能優(yōu)于帶方向性的切削和磨削加工的表面。削加工的表面。 對于表面粗糙度對于表面粗糙度RaRa值影響最大的是單個脈沖值影響

27、最大的是單個脈沖能量。能量。 單個脈沖能量越大，脈沖放電的能量越大，越單個脈沖能量越大，脈沖放電的能量越大，越容易產(chǎn)生又深又大的放電凹坑，從而使加工表容易產(chǎn)生又深又大的放電凹坑，從而使加工表面粗糙度加大。面粗糙度加大。 工件材料對表面粗糙度也有影響工件材料對表面粗糙度也有影響。熔點高的材。熔點高的材料，如硬質(zhì)合金，在相同能量下加工出的表面料，如硬質(zhì)合金，在相同能量下加工出的表面粗糙度粗糙度RaRa值要小于熔點低的材料，如鋼。由于值要小于熔點低的材料，如鋼。由于放電加工時的仿形作用，工具電極的表面粗糙放電加工時的仿形作用，工具電極的表面粗糙度也直接影響被加工表面的表面粗糙度。因此度也直接影響被加

28、工表面的表面粗糙度。因此精加工用的工具電極表面要光滑平整。精加工用的工具電極表面要光滑平整。 放電加工的表面粗糙度還受到加工方法的影放電加工的表面粗糙度還受到加工方法的影響。普通的電火花成形加工達(dá)到的表面粗糙響。普通的電火花成形加工達(dá)到的表面粗糙度度Ra值約為值約為3.20.4m；采用平動或搖動加工，；采用平動或搖動加工，則可達(dá)到則可達(dá)到0.80.05m；采用電火花磨削可達(dá)；采用電火花磨削可達(dá)到到0.050.025m。其基本規(guī)律是：加工速度。其基本規(guī)律是：加工速度越高，被加工表面越粗糙；越高，被加工表面越粗糙； 被加工表面要求越平整，則加工速度會明顯被加工表面要求越平整，則加工速度會明顯降低。

29、降低。 在生產(chǎn)中必須善于處理加工速度與表面粗糙在生產(chǎn)中必須善于處理加工速度與表面粗糙度這一對矛盾，否則愈速則不達(dá)。度這一對矛盾，否則愈速則不達(dá)。 2 2）表面變質(zhì)層）表面變質(zhì)層 放電加工時，在放電的瞬時高溫和液體介質(zhì)放電加工時，在放電的瞬時高溫和液體介質(zhì)的快速冷卻作用下，材料的表層產(chǎn)生較大的的快速冷卻作用下，材料的表層產(chǎn)生較大的變化，大體可分為熔化凝固層、熱影響層和變化，大體可分為熔化凝固層、熱影響層和顯微裂紋如圖顯微裂紋如圖1-51-5所示。所示。 （1 1）熔化凝固層）熔化凝固層 位于工件表層的最上層。位于工件表層的最上層。 它是放電時瞬時高溫熔化后被液體介質(zhì)快速它是放電時瞬時高溫熔化后被

30、液體介質(zhì)快速冷卻凝固的薄層。它不同于基體金屬，與內(nèi)冷卻凝固的薄層。它不同于基體金屬，與內(nèi)層結(jié)合也不牢固。其厚度隨脈沖能量的增大層結(jié)合也不牢固。其厚度隨脈沖能量的增大而變厚，但一般小于而變厚，但一般小于0.1mm0.1mm。 （2 2）熱影響層）熱影響層 位于熔化層和基體間。雖然受到瞬時放電高位于熔化層和基體間。雖然受到瞬時放電高溫的影響，但沒有熔化。溫的影響，但沒有熔化。 高溫使其金相組織發(fā)生變化，但與基本材料高溫使其金相組織發(fā)生變化，但與基本材料間不存在明顯界限。熱影響層主要為淬火區(qū)，間不存在明顯界限。熱影響層主要為淬火區(qū)，其厚度一般為最大微觀不平度的其厚度一般為最大微觀不平度的2 23倍。

31、倍。 （3 3）顯微裂紋）顯微裂紋 電火花加工表面由于受到瞬時高溫和驟冷作電火花加工表面由于受到瞬時高溫和驟冷作用，容易出現(xiàn)顯微裂紋。脈沖能量越大顯微用，容易出現(xiàn)顯微裂紋。脈沖能量越大顯微裂紋越深；脈沖能量小到一定程度時，則一裂紋越深；脈沖能量小到一定程度時，則一般不再出現(xiàn)顯微裂紋。般不再出現(xiàn)顯微裂紋。 由于脆性材料的原始內(nèi)應(yīng)力較大，放電加工由于脆性材料的原始內(nèi)應(yīng)力較大，放電加工時也容易產(chǎn)生裂紋。時也容易產(chǎn)生裂紋。 3 3）表面力學(xué)性能）表面力學(xué)性能 電火花加工表面層主要影響材料的顯微硬度電火花加工表面層主要影響材料的顯微硬度與耐磨性、殘余應(yīng)力和耐疲勞性能。與耐磨性、殘余應(yīng)力和耐疲勞性能。 （

32、1 1）對顯微硬度與耐磨性的影響）對顯微硬度與耐磨性的影響 電火花加電火花加工表面層的硬度一般較高，對于滑動摩擦，工表面層的硬度一般較高，對于滑動摩擦，表面的耐磨性性好。對于交變載荷的滾動摩表面的耐磨性性好。對于交變載荷的滾動摩擦，尤其是干摩擦，則容易造成剝落磨損。擦，尤其是干摩擦，則容易造成剝落磨損。 （2 2）對殘余應(yīng)力的影響）對殘余應(yīng)力的影響 由于電火花加工是瞬時高溫與快速冷卻交由于電火花加工是瞬時高溫與快速冷卻交替頻繁地進(jìn)行，容易在材料的表層產(chǎn)生拉應(yīng)替頻繁地進(jìn)行，容易在材料的表層產(chǎn)生拉應(yīng)力為主的殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力的大小和分布，力為主的殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力的大小和分布，主要取決于脈沖能量的

33、大小和材料加工前的主要取決于脈沖能量的大小和材料加工前的熱處理狀態(tài)。為了減少殘余應(yīng)力，對表面質(zhì)熱處理狀態(tài)。為了減少殘余應(yīng)力，對表面質(zhì)量要求較高的工件，需選用較小的脈沖能量量要求較高的工件，需選用較小的脈沖能量和適當(dāng)?shù)臒崽幚?。和適當(dāng)?shù)臒崽幚怼?（3）對耐疲勞性能的影響）對耐疲勞性能的影響 電火花加工表面層的耐疲勞性能大大低于機電火花加工表面層的耐疲勞性能大大低于機械加工的表面。在實際生產(chǎn)中，可采用回火械加工的表面。在實際生產(chǎn)中，可采用回火處理來降低殘余應(yīng)力；采用噴丸處理，將殘?zhí)幚韥斫档蜌堄鄳?yīng)力；采用噴丸處理，將殘余拉應(yīng)力轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力。此外，當(dāng)選用很小余拉應(yīng)力轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力。此外，當(dāng)選用很小的脈沖能

34、量進(jìn)行加工，表面粗糙度的脈沖能量進(jìn)行加工，表面粗糙度Ra值可達(dá)值可達(dá)0.40.1m時，其耐疲勞性能將于機械加工的時，其耐疲勞性能將于機械加工的表面接近。表面接近。 三、加工精度及其影響因素三、加工精度及其影響因素 電火花加工的尺寸精度隨加工方法而異。電火花加工的尺寸精度隨加工方法而異。目前電火花成形加工的平均加工精度為目前電火花成形加工的平均加工精度為0.05mm0.05mm，最高精度可達(dá)，最高精度可達(dá)0.005mm0.005mm；電火花線；電火花線切割加工的平均加工精度為切割加工的平均加工精度為0.01mm0.01mm，最高，最高精度可達(dá)精度可達(dá)0.005mm0.005mm。 如排除機床的制

35、造誤差，工件和工具電極的定如排除機床的制造誤差，工件和工具電極的定位和安裝誤差，影響加工精度的主要因素有放位和安裝誤差，影響加工精度的主要因素有放電間隙的大小和一致性、工具電極的損耗以及電間隙的大小和一致性、工具電極的損耗以及加工過程中的加工過程中的“二次放電二次放電”等等因素。因素。 1 1）放電間隙的大小和一致性）放電間隙的大小和一致性 電火花加工時，如果放電間隙能保持不變，就電火花加工時，如果放電間隙能保持不變，就可以獲得較高的加工精度。然而，由于加工過可以獲得較高的加工精度。然而，由于加工過程的復(fù)雜性，放電間隙的大小實際是變化的。程的復(fù)雜性，放電間隙的大小實際是變化的。 此外，間隙的大

36、小對加工精度也產(chǎn)生影響。此外，間隙的大小對加工精度也產(chǎn)生影響。尤其是在加工具有復(fù)雜型面的內(nèi)腔時，棱角尤其是在加工具有復(fù)雜型面的內(nèi)腔時，棱角部位的電場強度分布不均，間隙愈大，影響部位的電場強度分布不均，間隙愈大，影響也愈大。為了減小加工誤差，往往采用較小也愈大。為了減小加工誤差，往往采用較小的放電參數(shù)，以提高仿形精度。的放電參數(shù)，以提高仿形精度。 2 2）工具電極的損耗）工具電極的損耗 工具電極的損耗既影響尺寸精度也影響形狀工具電極的損耗既影響尺寸精度也影響形狀精度。因此，當(dāng)尺寸精度和表面質(zhì)量要求較精度。因此，當(dāng)尺寸精度和表面質(zhì)量要求較高時，往往粗、精加工分開進(jìn)行。高時，往往粗、精加工分開進(jìn)行。

37、 精加工時除了采用較小的放電參數(shù)外，還采用精加工時除了采用較小的放電參數(shù)外，還采用更換新電極或采用平動方法來提高加工精度。更換新電極或采用平動方法來提高加工精度。 3 3）二次放電）二次放電 “二次放電二次放電”是是指已加工表面由于電蝕產(chǎn)物等指已加工表面由于電蝕產(chǎn)物等的未及時排除而產(chǎn)生的非正常放電。由于二次的未及時排除而產(chǎn)生的非正常放電。由于二次放電，在工件的加工深度方向會產(chǎn)生斜度并容放電，在工件的加工深度方向會產(chǎn)生斜度并容易使待加工的棱角棱邊產(chǎn)生圓角如圖易使待加工的棱角棱邊產(chǎn)生圓角如圖2-62-6所示。所示。采用高頻率窄脈寬精加工，此時的放電間隙小，采用高頻率窄脈寬精加工，此時的放電間隙小，

38、可以使精密沖模獲得小于可以使精密沖模獲得小于0.01mm0.01mm的圓角半徑。的圓角半徑。 四、電火花加工的應(yīng)用范圍四、電火花加工的應(yīng)用范圍 由于電火花加工在國防、民用和科學(xué)研究中由于電火花加工在國防、民用和科學(xué)研究中的應(yīng)用日益廣泛，因此，電加工機床的種類的應(yīng)用日益廣泛，因此，電加工機床的種類和應(yīng)用形式也朝著多樣性方向發(fā)展。按工藝和應(yīng)用形式也朝著多樣性方向發(fā)展。按工藝過程中工具與工件相對運動的特點和用途不過程中工具與工件相對運動的特點和用途不同，電火花加工大體上可分為：同，電火花加工大體上可分為：電火花成形電火花成形加工、電火花線切割加工、電火花磨削加工、加工、電火花線切割加工、電火花磨削加

39、工、電火花展成加工、非金屬電火花加工和電火電火花展成加工、非金屬電火花加工和電火花表面強化等?；ū砻鎻娀?。 （一）（一）電火花成形加工電火花成形加工 電火花成形加工是通過工具電極相對于工件電火花成形加工是通過工具電極相對于工件作進(jìn)給運動，將工具電極的形狀和尺寸復(fù)制作進(jìn)給運動，將工具電極的形狀和尺寸復(fù)制在工件上，從而加工出所需要的零件。它包在工件上，從而加工出所需要的零件。它包括電火花型腔加工和穿孔加工兩種。括電火花型腔加工和穿孔加工兩種。 1.1.電火花型腔加工電火花型腔加工 電火花型腔加工包括三維型腔和型面加工，電火花型腔加工包括三維型腔和型面加工，此外還包括電火花雕刻。主要用于加工各類熱

40、此外還包括電火花雕刻。主要用于加工各類熱鍛模、壓鑄模、擠壓模、塑料模和膠木模的型鍛模、壓鑄模、擠壓模、塑料模和膠木模的型腔，如圖腔，如圖1-71-7所示。所示。 型腔多為盲孔，內(nèi)形復(fù)雜，各處深淺不同，型腔多為盲孔，內(nèi)形復(fù)雜，各處深淺不同，加工較為困難。為了便于排除加工產(chǎn)物和冷加工較為困難。為了便于排除加工產(chǎn)物和冷卻，以提高加工的穩(wěn)定性，有時在工具電極卻，以提高加工的穩(wěn)定性，有時在工具電極中間開有沖油孔，如圖中間開有沖油孔，如圖1-71-7（b b）所示。）所示。 2.2.電火花穿孔加工電火花穿孔加工 電火花穿孔加工主要用于型孔（圓孔、方孔、電火花穿孔加工主要用于型孔（圓孔、方孔、多邊形孔、異形

41、孔等）、曲線孔（彎孔、螺多邊形孔、異形孔等）、曲線孔（彎孔、螺旋孔）、小孔和微孔的加工，旋孔）、小孔和微孔的加工，如圖如圖1-81-8所示。所示。 近幾年來，在電火花穿孔加工中發(fā)展了高速近幾年來，在電火花穿孔加工中發(fā)展了高速小孔加工，解決了小孔加工中電極截面小，小孔加工，解決了小孔加工中電極截面小，易變形，孔的深徑比大，排屑困難等問題，易變形，孔的深徑比大，排屑困難等問題，取得了良好的社會經(jīng)濟(jì)效益。加工時，一般取得了良好的社會經(jīng)濟(jì)效益。加工時，一般采用管狀電極，內(nèi)通一高壓工作液。工具電采用管狀電極，內(nèi)通一高壓工作液。工具電極在回轉(zhuǎn)的同時作軸向進(jìn)給運動，如圖極在回轉(zhuǎn)的同時作軸向進(jìn)給運動，如圖1-

42、91-9所所示。這種方式適合于示。這種方式適合于3 33mm3mm的小孔。的小孔。 其加工速度可達(dá)其加工速度可達(dá)60mm/min60mm/min，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于小直徑，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于小直徑麻花鉆頭鉆孔，麻花鉆頭鉆孔，而且避免了小直徑鉆而且避免了小直徑鉆頭（頭（d1mm）容易折）容易折斷的問題。這種方法斷的問題。這種方法還可以用于在斜面和還可以用于在斜面和曲面上打孔，且孔的曲面上打孔，且孔的尺寸精度和形狀精度尺寸精度和形狀精度較高。較高。 直徑小于直徑小于0.2mm0.2mm的孔稱為細(xì)微孔。目前國外已的孔稱為細(xì)微孔。目前國外已加工出深徑比為加工出深徑比為5 5，直徑為，直徑為0.0150.015的細(xì)微孔。的

43、細(xì)微孔。我國也能穩(wěn)定地加工出深徑比為我國也能穩(wěn)定地加工出深徑比為1010，直徑為，直徑為0.05mm0.05mm細(xì)微孔。細(xì)微孔加工時，除了工具細(xì)微孔。細(xì)微孔加工時，除了工具電極制備困難外，排屑狀態(tài)也極為惡劣，還電極制備困難外，排屑狀態(tài)也極為惡劣，還要有特殊的脈沖電源來控制單個脈沖的放電要有特殊的脈沖電源來控制單個脈沖的放電能量，對伺服進(jìn)給系統(tǒng)亦有嚴(yán)格的要求。這能量，對伺服進(jìn)給系統(tǒng)亦有嚴(yán)格的要求。這里僅介紹細(xì)微孔加工中工具電極材料的選用里僅介紹細(xì)微孔加工中工具電極材料的選用和工具電極的制造方法。和工具電極的制造方法。 由于細(xì)微孔加工的孔徑小，電極的相對損耗由于細(xì)微孔加工的孔徑小，電極的相對損耗相

44、當(dāng)大，故不能選用常用的電極材料作工具相當(dāng)大，故不能選用常用的電極材料作工具電極，而應(yīng)選用雜質(zhì)少、損耗小、剛度和加電極，而應(yīng)選用雜質(zhì)少、損耗小、剛度和加工穩(wěn)定性好的鎢絲。但市場上購得的鎢絲，工穩(wěn)定性好的鎢絲。但市場上購得的鎢絲，其尺寸和形狀難以滿足加工要求。對于微米其尺寸和形狀難以滿足加工要求。對于微米級直徑的工具電極，需加工成階梯軸的形狀，級直徑的工具電極，需加工成階梯軸的形狀，以提高電極剛度。以提高電極剛度。 通常采用的電火花反拷加工法是加工細(xì)微工通常采用的電火花反拷加工法是加工細(xì)微工具的有效方法，如圖具的有效方法，如圖1-101-10所所示。示。 反拷加工有兩種：一種是采用長方塊的銅鎢反拷

45、加工有兩種：一種是采用長方塊的銅鎢合金固定在工作臺上作為反拷電極（圖合金固定在工作臺上作為反拷電極（圖1-1-10a10a）；另外一種是采用線電極電火花磨削法）；另外一種是采用線電極電火花磨削法（圖（圖1-10b1-10b）。利用后一種方法，甚至可以加）。利用后一種方法，甚至可以加工出工出0.01mm0.01mm的細(xì)軸。當(dāng)然，這種細(xì)軸的長的細(xì)軸。當(dāng)然，這種細(xì)軸的長度以滿足加工深度為宜。度以滿足加工深度為宜。 （二）（二）電火花線切割加工電火花線切割加工 電火花線切割加工是利用移動的細(xì)金屬絲作電火花線切割加工是利用移動的細(xì)金屬絲作工具電極，按預(yù)定的軌跡進(jìn)行脈沖放電切割。工具電極，按預(yù)定的軌跡進(jìn)行

46、脈沖放電切割。按線電極移動的速度大小分為高速走絲電火按線電極移動的速度大小分為高速走絲電火花線切割和低速電火花線切割加工?；ň€切割和低速電火花線切割加工。 我國普遍采用高速電火花線切割加工，近年我國普遍采用高速電火花線切割加工，近年來正在發(fā)展低速電火花線切割。來正在發(fā)展低速電火花線切割。 高速走絲時，線電極是直徑為高速走絲時，線電極是直徑為0.02-0.02-0.03mm0.03mm的高強度鉬絲。的高強度鉬絲。 鉬絲往復(fù)運動的速度為鉬絲往復(fù)運動的速度為8 810m/s10m/s。低速走絲時，。低速走絲時，多采用銅絲，線電極以小于多采用銅絲，線電極以小于0.2m/s0.2m/s的速度作的速度作單

47、方向低速移動。電火花線切割的原理如圖單方向低速移動。電火花線切割的原理如圖10-1110-11所示。工作時，脈沖電源的一極接工件，所示。工作時，脈沖電源的一極接工件，另外一極接纏繞金屬絲的儲絲筒。如果切割另外一極接纏繞金屬絲的儲絲筒。如果切割圖示的內(nèi)封閉結(jié)構(gòu)，鉬絲先穿過工件上預(yù)加圖示的內(nèi)封閉結(jié)構(gòu)，鉬絲先穿過工件上預(yù)加工的工藝小孔，再經(jīng)導(dǎo)輪由儲絲筒帶動作正、工的工藝小孔，再經(jīng)導(dǎo)輪由儲絲筒帶動作正、反向的往復(fù)移動。反向的往復(fù)移動。 工作臺在水平面兩個坐標(biāo)方向按各自預(yù)定的工作臺在水平面兩個坐標(biāo)方向按各自預(yù)定的控制程序，根據(jù)放電間隙狀態(tài)作伺服進(jìn)給移控制程序，根據(jù)放電間隙狀態(tài)作伺服進(jìn)給移動，合成各種曲線

48、軌跡，把工件切割成形。動，合成各種曲線軌跡，把工件切割成形。與此同時，工作液不斷地噴注在工件與鉬絲與此同時，工作液不斷地噴注在工件與鉬絲之間，起絕緣、冷卻和沖走屑末的作用。之間，起絕緣、冷卻和沖走屑末的作用。 與電火花成形加工不同的是，線電極在切割與電火花成形加工不同的是，線電極在切割時，只有當(dāng)電極絲和工件之間保持一定的輕時，只有當(dāng)電極絲和工件之間保持一定的輕微接觸壓力時，才形成火花放電。微接觸壓力時，才形成火花放電。 由此可以推斷，在電極絲與工件間必然存在由此可以推斷，在電極絲與工件間必然存在某種電化學(xué)作用產(chǎn)生的絕緣薄膜介質(zhì)。當(dāng)電某種電化學(xué)作用產(chǎn)生的絕緣薄膜介質(zhì)。當(dāng)電極絲相對工件移動摩擦和被

49、頂彎所造成的壓極絲相對工件移動摩擦和被頂彎所造成的壓力使絕緣膜減薄到可以被擊穿的程度，才發(fā)力使絕緣膜減薄到可以被擊穿的程度，才發(fā)生火花放電。放電產(chǎn)生的爆炸力使鉬絲或銅生火花放電。放電產(chǎn)生的爆炸力使鉬絲或銅絲局部振動而暫時脫離接觸，但宏觀上仍屬絲局部振動而暫時脫離接觸，但宏觀上仍屬于輕壓放電。于輕壓放電。 線切割時，電極絲不斷移動，其損耗很小，線切割時，電極絲不斷移動，其損耗很小，因而加工精度較高。因而加工精度較高。 其平均加工精度可達(dá)其平均加工精度可達(dá)0.01mm0.01mm，大大高于電火，大大高于電火花成形加工。表面粗糙度花成形加工。表面粗糙度RaRa值可達(dá)值可達(dá)1.61.6m或或更小。更小

50、。 國內(nèi)外絕大多數(shù)數(shù)控電火花線切割機床都采國內(nèi)外絕大多數(shù)數(shù)控電火花線切割機床都采用了不同水平的微機數(shù)控系統(tǒng)，基本上實現(xiàn)用了不同水平的微機數(shù)控系統(tǒng)，基本上實現(xiàn)了電火花線切割數(shù)控化。了電火花線切割數(shù)控化。 目前電火花切割廣泛用于加工各種沖裁模目前電火花切割廣泛用于加工各種沖裁模（沖孔和落料用），樣板以及各種形狀復(fù)雜（沖孔和落料用），樣板以及各種形狀復(fù)雜的型孔、型面和窄縫等。的型孔、型面和窄縫等。 （三）（三）電火花磨削電火花磨削與鏜磨加工與鏜磨加工 1 1、電火花磨削加工、電火花磨削加工 采用類似工具磨床的方式，即可實現(xiàn)電火花采用類似工具磨床的方式，即可實現(xiàn)電火花磨削加工。磨削加工。DK6825D

51、K6825數(shù)控旋轉(zhuǎn)電火花加工機床數(shù)控旋轉(zhuǎn)電火花加工機床如圖如圖1-121-12所示。就是利用數(shù)控和伺服技術(shù)，所示。就是利用數(shù)控和伺服技術(shù)，專用脈沖電源以及旋轉(zhuǎn)工具電極來解決各種專用脈沖電源以及旋轉(zhuǎn)工具電極來解決各種超硬導(dǎo)電材料的磨削加工問題。該機床裝有超硬導(dǎo)電材料的磨削加工問題。該機床裝有大直徑高純度石墨電極的主軸，該主軸可以大直徑高純度石墨電極的主軸，該主軸可以實現(xiàn)無級調(diào)速和沿立柱上下調(diào)整，工作臺由實現(xiàn)無級調(diào)速和沿立柱上下調(diào)整，工作臺由步進(jìn)電機通過滾珠絲杠驅(qū)動，根據(jù)用戶程序可步進(jìn)電機通過滾珠絲杠驅(qū)動，根據(jù)用戶程序可實現(xiàn)縱向或橫實現(xiàn)縱向或橫向的伺服運動向的伺服運動以及相對應(yīng)的以及相對應(yīng)的縱向或

52、橫向的縱向或橫向的往復(fù)運動，往復(fù)運動， 工作臺上的螺旋進(jìn)給裝置如圖工作臺上的螺旋進(jìn)給裝置如圖1-131-13所示。所示。 既可分別提供工件的回轉(zhuǎn)和往復(fù)運動，又可既可分別提供工件的回轉(zhuǎn)和往復(fù)運動，又可由旋轉(zhuǎn)運動和軸向移動方便地組合為螺旋運由旋轉(zhuǎn)運動和軸向移動方便地組合為螺旋運動。再加上其它必要的附件，可以方便地磨動。再加上其它必要的附件，可以方便地磨削平面、外圓、螺旋槽和進(jìn)行分度工作，如削平面、外圓、螺旋槽和進(jìn)行分度工作，如圖圖1-141-14所示。圖所示。圖1-151-15所示為利用該機床加工所示為利用該機床加工的人造聚晶金剛石車刀和小直徑麻花鉆頭。的人造聚晶金剛石車刀和小直徑麻花鉆頭。電火花

53、磨削的尺寸公差等級可達(dá)電火花磨削的尺寸公差等級可達(dá)IT8-IT6IT8-IT6，表，表面粗糙度面粗糙度RaRa值可達(dá)值可達(dá)0.04m。 2 2、電火花鏜磨加工、電火花鏜磨加工 電火花鏜磨加工與電火花磨削加工的不同之電火花鏜磨加工與電火花磨削加工的不同之處在于除了工件的回轉(zhuǎn)運動外，工具電極有處在于除了工件的回轉(zhuǎn)運動外，工具電極有往復(fù)運動和進(jìn)給運動，而沒有回轉(zhuǎn)運動，往復(fù)運動和進(jìn)給運動，而沒有回轉(zhuǎn)運動， 如如圖圖1-161-16所示。電火花鏜磨的設(shè)備簡單，加工所示。電火花鏜磨的設(shè)備簡單，加工精度和表面粗糙度良好，但生產(chǎn)效率低。已精度和表面粗糙度良好，但生產(chǎn)效率低。已實現(xiàn)的小孔鏜磨的錐度和圓度可達(dá)實現(xiàn)

54、的小孔鏜磨的錐度和圓度可達(dá)0.0050.003mm，表面粗糙度，表面粗糙度Ra值可達(dá)值可達(dá)0.4m，在小孔加工中應(yīng)用較多。在小孔加工中應(yīng)用較多。 （四）電火花展成加工（四）電火花展成加工 在傳統(tǒng)的切削加工中，齒輪齒形加工中的滾在傳統(tǒng)的切削加工中，齒輪齒形加工中的滾齒和插齒就屬于展成加工。它是利用滾刀或齒和插齒就屬于展成加工。它是利用滾刀或插齒刀與齒坯之間以一定的速比的強制嚙合插齒刀與齒坯之間以一定的速比的強制嚙合運動來形成齒輪的漸開線齒廓的。電火花展運動來形成齒輪的漸開線齒廓的。電火花展成加工正是借用了上述原理，利用工具電極成加工正是借用了上述原理，利用工具電極相對工件進(jìn)行展成運動的。相對工件

55、進(jìn)行展成運動的。 回轉(zhuǎn)、回擺、齒輪嚙合、往復(fù)運動和螺旋回轉(zhuǎn)、回擺、齒輪嚙合、往復(fù)運動和螺旋運動都可以形成展成運動。電火花展成加運動都可以形成展成運動。電火花展成加工的主要特點是工具電極與工件相互接近工的主要特點是工具電極與工件相互接近的部位切向相對運動的線速度很小，有時的部位切向相對運動的線速度很小，有時甚至為零，同時還要保證工具電極在展成甚至為零，同時還要保證工具電極在展成放電加工中損耗很小。由我國發(fā)明的電火放電加工中損耗很小。由我國發(fā)明的電火花共軛回轉(zhuǎn)加工中的突出例子。花共軛回轉(zhuǎn)加工中的突出例子。 過去在淬火鋼或硬質(zhì)合金材料上采用電火花過去在淬火鋼或硬質(zhì)合金材料上采用電火花加工內(nèi)螺紋，常按

56、圖加工內(nèi)螺紋，常按圖1-171-17所示的方法。利用所示的方法。利用導(dǎo)向螺母使工具電極旋轉(zhuǎn)的同時作軸向進(jìn)給。導(dǎo)向螺母使工具電極旋轉(zhuǎn)的同時作軸向進(jìn)給。但這種方法加工出的螺紋孔表面粗糙，有錐但這種方法加工出的螺紋孔表面粗糙，有錐度，生產(chǎn)率較低。度，生產(chǎn)率較低。 電火花共軛回轉(zhuǎn)加工則采用工件與工具電極同電火花共軛回轉(zhuǎn)加工則采用工件與工具電極同向同步旋轉(zhuǎn)，工件作徑向進(jìn)給來實現(xiàn)內(nèi)螺紋的向同步旋轉(zhuǎn)，工件作徑向進(jìn)給來實現(xiàn)內(nèi)螺紋的加工，如圖加工，如圖1-181-18所示。所示。 加工以前，工件的螺紋底孔按小徑制出，工具加工以前，工件的螺紋底孔按小徑制出，工具電極的螺紋尺寸及其精度按工件圖樣要求制作，電極的螺紋

57、尺寸及其精度按工件圖樣要求制作，但其外徑應(yīng)小于工件底孔直徑，以便安裝調(diào)整。但其外徑應(yīng)小于工件底孔直徑，以便安裝調(diào)整。 粗加工時，工具電極穿過工件底孔并使其軸線粗加工時，工具電極穿過工件底孔并使其軸線與工件軸線平行，然后和工件以相同的方向和與工件軸線平行，然后和工件以相同的方向和轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。與此同時，工件向工具電極作徑向轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。與此同時，工件向工具電極作徑向切入進(jìn)給，從而復(fù)制出所需要的內(nèi)螺紋。切入進(jìn)給，從而復(fù)制出所需要的內(nèi)螺紋。 精加工時，為了補償電極的損耗，應(yīng)使其軸向精加工時，為了補償電極的損耗，應(yīng)使其軸向移動一個大于工件厚度的正數(shù)倍螺距值。移動一個大于工件厚度的正數(shù)倍螺距值。 用共軛同步回轉(zhuǎn)

58、法加工出的內(nèi)螺紋精度非常用共軛同步回轉(zhuǎn)法加工出的內(nèi)螺紋精度非常高，其螺紋中徑誤差可小于高，其螺紋中徑誤差可小于4m。不但可以用不但可以用于加工精密內(nèi)外螺紋，而且可以加工精密內(nèi)于加工精密內(nèi)外螺紋，而且可以加工精密內(nèi)外齒輪、回轉(zhuǎn)圓弧面和錐面等。外齒輪、回轉(zhuǎn)圓弧面和錐面等。 （五）電火花表面強化（五）電火花表面強化 電火花不僅可以作為金屬材料的一種特種加電火花不僅可以作為金屬材料的一種特種加工方法，也可以用作金屬的表面強化處理，工方法，也可以用作金屬的表面強化處理，如圖如圖1-191-19所示。在工具和工件之間接直流或所示。在工具和工件之間接直流或交流電源，交流電源， 由于振動器的作用，使工具和工件

59、之間的放由于振動器的作用，使工具和工件之間的放電間隙頻繁變化，在氣體介質(zhì)中不斷產(chǎn)生火電間隙頻繁變化，在氣體介質(zhì)中不斷產(chǎn)生火花放電，使金屬表面產(chǎn)生物理化學(xué)變化，從花放電，使金屬表面產(chǎn)生物理化學(xué)變化，從而強化表面，改變表面性能。而強化表面，改變表面性能。 電火花表面強化過程如圖電火花表面強化過程如圖1-201-20所示。在工具所示。在工具和工件表面之間距離和工件表面之間距離 較大時（圖較大時（圖1-20a1-20a），電源經(jīng)過電阻），電源經(jīng)過電阻R R對電容對電容器器C C（圖（圖1-201-20），）， 同時工具電極在振動器帶動下逐漸向下靠近同時工具電極在振動器帶動下逐漸向下靠近工件表面。當(dāng)間隙

60、接近某一距離時（圖工件表面。當(dāng)間隙接近某一距離時（圖1-1-20b20b），間隙中的空氣被擊穿，產(chǎn)生火花放電。），間隙中的空氣被擊穿，產(chǎn)生火花放電。此時，工具和工件相對的表面材料局部熔化，此時，工具和工件相對的表面材料局部熔化，甚至汽化。當(dāng)工具繼續(xù)靠近工件并以一定的甚至汽化。當(dāng)工具繼續(xù)靠近工件并以一定的壓力接觸工件表面后（圖壓力接觸工件表面后（圖1-20c1-20c），火花放電），火花放電停止，在接觸點流過短路電流，使該處繼續(xù)停止，在接觸點流過短路電流，使該處繼續(xù)被加熱熔化，熔化了的材料相互粘被加熱熔化，熔化了的材料相互粘接，從而在工件表面擴(kuò)散形成一層工具材料接，從而在工件表面擴(kuò)散形成一層工具